金屬與腐蝕介質發生反應而變質的現象稱為腐蝕。常見的金屬腐蝕有晶間腐蝕點腐蝕應力腐蝕、疲勞腐蝕和縫隙腐蝕等。



1. 晶間腐蝕


  晶間腐蝕是不銹鋼(gang)在特定的腐蝕介質中沿著鋼的晶界發生的一種局部選擇性腐蝕。如果這種腐蝕發生在金屬表面,將形成微裂紋并深入內部,直至引起破斷。在某些特定腐蝕介質中(如硝酸、磷酸、硫酸、乳酸、甲酸、氫氟酸和硫酸銅等),就會沿著不銹鋼的晶界發生腐蝕。在有應力同時存在的情況下,晶間腐蝕有可能發展為晶間應力腐蝕開裂。為避免晶間腐蝕,一般可選用超低碳((w(C)≤0.03%)奧氏體不銹鋼(gang)雙相不銹鋼和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點(dian)腐蝕


  點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)又叫(jiao)孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),是(shi)最常見的局部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)形式之(zhi)一。它(ta)是(shi)因(yin)為(wei)金屬表面某個局部由于微電池作用,出(chu)現(xian)一些(xie)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)小孔(kong),并向(xiang)深處(chu)發展(zhan)。在不(bu)銹鋼表面存在雜質、污(wu)物以及(ji)缺陷(xian)部位鈍化膜損壞而生(sheng)銹或在海水中(zhong)使用的不(bu)銹鋼,即(ji)會出(chu)現(xian)點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi))。


  點腐蝕(shi)(shi)的破壞(huai)(huai)性(xing)和隱患性(xing)較(jiao)(jiao)大。發(fa)生點腐蝕(shi)(shi)時(shi)(shi),雖然(ran)金屬的失重(zhong)不大,但(dan)由(you)于陽極(ji)面積非(fei)常(chang)小,陽極(ji)上流過的腐蝕(shi)(shi)電流密度(du)很(hen)大,造成較(jiao)(jiao)高(gao)的金屬溶解速度(du),嚴重(zhong)時(shi)(shi)可使金屬設備(bei)穿孔(kong)破壞(huai)(huai)。點腐蝕(shi)(shi)還會使晶間腐蝕(shi)(shi)、剝(bo)蝕(shi)(shi)、應力(li)腐蝕(shi)(shi)開裂(lie)和腐蝕(shi)(shi)疲勞等加劇,在很(hen)多情況下是這些局部(bu)腐蝕(shi)(shi)的起源。


  為防止(zhi)(zhi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼發生(sheng)點腐蝕(shi)(孔蝕(shi)),應選擇含(han)高鉻、鎳、鉬、氮的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼,提高不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)純度(du)并降低不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)性。選擇鈍化和鈍化能力強的(de)材料是防止(zhi)(zhi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼點腐蝕(shi)的(de)有(you)力措施。



3. 縫隙腐蝕


  在腐蝕(shi)介質的(de)作用下,不(bu)銹鋼縫(feng)(feng)隙(xi)出現腐蝕(shi),即縫(feng)(feng)隙(xi)腐蝕(shi)。縫(feng)(feng)隙(xi)腐蝕(shi)一般(ban)根據縫(feng)(feng)隙(xi)形(xing)狀的(de)不(bu)同而具有(you)一定的(de)外形(xing)。輕微(wei)時,縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)為(wei)一般(ban)腐蝕(shi),嚴重時多為(wei)片狀點腐蝕(shi)或潰(kui)瘍狀。


  所有能引起(qi)(qi)腐(fu)蝕(shi)的(de)介質(zhi)都能引起(qi)(qi)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)。不銹鋼表面若存在(zai)金(jin)屬(shu)和非(fei)金(jin)屬(shu)夾雜物(金(jin)屬(shu)微粒、灰塵、臟(zang)物、砂(sha)粒、海生物),或者是結構上的(de)原因,如螺栓聯接(jie)、鉚(liu)接(jie)、墊片與非(fei)金(jin)屬(shu)接(jie)觸等所形成的(de)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi),在(zai)這些情況下不銹鋼零件若與腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)接(jie)觸,便(bian)會(hui)發生縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)。特別是在(zai)氯離子的(de)環境中,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)最為常見。


  不(bu)銹鋼(gang)的(de)縫(feng)隙腐(fu)蝕主要(yao)是(shi)因為縫(feng)隙內(nei)的(de)溶液酸化(hua)、缺(que)氧而引起的(de)鈍化(hua)膜破(po)壞(huai)。因此防止不(bu)銹鋼(gang)縫(feng)隙腐(fu)蝕的(de)有力措(cuo)施是(shi):選擇含高(gao)(gao)鉻、鎳、鉬、氮的(de)不(bu)銹鋼(gang),提(ti)高(gao)(gao)不(bu)銹鋼(gang)鈍化(hua)膜的(de)穩定(ding)性和鈍化(hua)、再鈍化(hua)的(de)能力,提(ti)高(gao)(gao)不(bu)銹鋼(gang)的(de)純度,并降低不(bu)銹鋼(gang)的(de)不(bu)均勻性。



4. 應力腐蝕(shi)


  應力(li)(li)腐蝕是(shi)不銹鋼(gang)在持久拉應力(li)(li)(包括外加載(zai)荷、熱應力(li)(li)及冷(leng)加工(gong)、熱加工(gong)或焊接后的(de)(de)殘留(liu)應力(li)(li)等)和特定的(de)(de)腐蝕介質的(de)(de)共(gong)同作用下(xia)出(chu)現(xian)的(de)(de)脆(cui)性(xing)開(kai)裂(lie)。它是(shi)不銹鋼(gang)局部腐蝕破壞中最(zui)常見、危害最(zui)大的(de)(de)一種腐蝕形(xing)式。


  不銹鋼應力腐蝕的特點是出現腐蝕裂縫甚至斷裂,裂縫的起源點往往是腐蝕小孔或腐蝕小坑的底部;裂縫擴散有沿晶界、穿晶型和混合型三種,主裂縫通常垂直于應力方向,多半有分枝;裂縫端部尖銳,裂縫內壁及金屬表面的腐蝕程度通常很輕微,裂縫端部的擴散速度很快,斷口有脆性斷裂的特征。導致各類不銹鋼應力腐蝕最常見的介質是含Cl-和氧的大氣和工業水、海水等,在超過臨界值的拉應力(含內應力)和高溫共同作用的結果。


 引起Cr-Ni奧氏體(ti)不銹鋼應力腐蝕常見的介質有:


   a. 各種氯(lv)化物(wu)或含氯(lv)化物(wu)的溶(rong)液。


   b. 海(hai)水(shui)(shui)、鹽水(shui)(shui)、河水(shui)(shui)、井水(shui)(shui)、水(shui)(shui)蒸氣和海(hai)洋性大氣。


   c. 氫氧化物,例(li)如NaOH、KOH的(de)水溶(rong)液。


   d. 硝酸和硝酸鹽;HNO3 +HF和HNO3+HCl+HF的酸洗液。


   e. 氫氟酸、氟硅酸和含F-的水溶液。


   f. 硫(liu)酸和亞硫(liu)酸鹽;連多(duo)硫(liu)酸;硫(liu)化(hua)氫水溶(rong)液(ye)。


    表2-1列(lie)出(chu)了引起Cr-Ni奧氏體(ti)不銹鋼腐(fu)蝕的介質和條件(jian)。



 對于應力腐蝕斷裂,通常通過正確選材可以予以控制。


   a. 在高濃度氯化物中,通(tong)常(chang)選擇(ze)鎳含量高的不銹鋼、高硅Cr-N不銹鋼和鐵素(su)體不銹鋼。


   b. 在(zai)產生(sheng)晶(jing)間氯化物(wu)應(ying)力腐蝕的(de)環境(jing)中,可選(xuan)擇含(han)Ti、Nb的(de)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(經穩定化處理)、超低碳或控氮奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼。


   c. 在(zai)含(han)(han)氯離(li)子(zi)的水溶液中,當在(zai)低于60℃的低濃(nong)(nong)度氯離(li)子(zi)介(jie)質(zhi)(zhi)中,無濃(nong)(nong)縮(suo)或富(fu)集可選(xuan)(xuan)用18-8型(xing)(xing)(xing)(xing)、18-12-2型(xing)(xing)(xing)(xing)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼、Cr18Mo2鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)18-5-Mo雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼;在(zai)低于60℃的低濃(nong)(nong)度氯離(li)子(zi)介(jie)質(zhi)(zhi)中(濃(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)集),可選(xuan)(xuan)用Cr18Mo2鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)18-5-Mo雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼;在(zai)低于60℃高濃(nong)(nong)度氯離(li)子(zi)介(jie)質(zhi)(zhi)中(有濃(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)集),可選(xuan)(xuan)用Cr27Mo、Cr18Mo2鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,以及w(Cr)22%~25%并含(han)(han)Mo的雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼;在(zai)60~200℃低濃(nong)(nong)度氯離(li)子(zi)介(jie)質(zhi)(zhi)中(濃(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)集),可選(xuan)(xuan)用18-5型(xing)(xing)(xing)(xing)、22-5型(xing)(xing)(xing)(xing)、25-5型(xing)(xing)(xing)(xing)雙相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)(han)Mo不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)高Cr、Mo、Ni不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在(zai)200~350℃低濃(nong)(nong)度氯離(li)子(zi)(濃(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)集)介(jie)質(zhi)(zhi)中,可選(xuan)(xuan)用Cr20Ni32Fe鐵-鎳合金(jin)、Cr30Ni60Fe10鎳基合金(jin)。


   d. 在含NaOH的(de)(de)水溶液中(zhong),當(dang)(dang)w(NaOH)≤20%,無氯子,沸(fei)騰溫度≤120可(ke)選18-8或18-12-2型奧氏體不(bu)(bu)銹鋼;當(dang)(dang)w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在85℃的(de)(de)NaOH水溶液中(zhong),可(ke)選用(yong)超低碳18-8型奧氏體不(bu)(bu)銹鋼、Cr26Mo1 鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹鋼等。


   e. 雙相不銹鋼尤其適用于由點腐蝕(孔蝕)引起的應力腐蝕破裂的場合,如022Cr21Ni5Ti、022Cr23Ni5Mo3N等具有優良耐應力腐蝕特性的雙相不銹鋼。



5. 疲勞腐蝕


  疲(pi)勞腐(fu)蝕是(shi)不(bu)銹鋼零(ling)(ling)件在腐(fu)蝕介質與交變應(ying)力的(de)共同作(zuo)用下發(fa)生(sheng)腐(fu)蝕進而(er)引起零(ling)(ling)件的(de)破(po)(po)損(sun)現象。疲(pi)勞腐(fu)蝕的(de)特點是(shi)產(chan)(chan)生(sheng)腐(fu)蝕坑和大(da)量(liang)裂縫(feng),以致(zhi)金屬的(de)機械疲(pi)勞極限不(bu)復存在;裂縫(feng)多半(ban)穿晶(jing)粒,一般不(bu)分枝;裂縫(feng)端部(bu)較鈍;斷口大(da)部(bu)為腐(fu)蝕產(chan)(chan)物(wu)所覆蓋,小(xiao)部(bu)呈脆性(xing)裂縫(feng)破(po)(po)壞。


  導致疲勞腐蝕的(de)活(huo)性(xing)介質有酸性(xing)介質、氯化物、含H2S、SO2和O2的(de)氣(qi)體以及其他能產生(sheng)腐蝕的(de)介質。


  為了(le)防止疲勞(lao)腐(fu)蝕的(de)產生(sheng),不銹(xiu)鋼(gang)應(ying)具備良好的(de)耐點蝕性能和(he)高(gao)(gao)強(qiang)度,因此應(ying)選擇含(han)Cr、Mo較高(gao)(gao)的(de)馬氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼(gang),超級奧(ao)氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼(gang),以及(ji)高(gao)(gao)鉻、鉬、氮含(han)量的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang),典型的(de)鋼(gang)號(hao)有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等(deng)。


  當(dang)然在選擇不銹鋼耐蝕性的(de)(de)過程中(zhong),要根據實際情況(kuang),分(fen)析產生腐(fu)蝕的(de)(de)原因,并根據腐(fu)蝕特點進(jin)行(xing)試驗,總(zong)結(jie)出最佳方(fang)案(an)再選擇耐蝕性好(hao)的(de)(de)、經(jing)濟上合(he)理的(de)(de)、市場上有的(de)(de)不銹鋼材料。





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